DE914540C

DE914540C - Device for stabilizing coal distillation gases or the like by electrical discharges

Info

Publication number: DE914540C
Application number: DEK6744D
Authority: DE
Inventors: Earl V Harlow; Walter L Shively
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1935-10-09
Filing date: 1936-10-06
Publication date: 1954-07-05

Description

Einrichtung zur Stabilisierung von Kohlendestillationsgasen od. dgl. durch elektrische Entladungen Das Hauptpatent bezieht sich auf die Stabilisierung von Kohlendestillationsgasen, Wassergas oder anderen Industriegasen gegen die Bildung harzartiger Verbindungen, verursacht durch im Gas enthaltene Stickstoffoxyde, durch elektrische Entladungen wenig unterhalb der Lichtbogenspannung. Nach dem Hauptpatent erfolgt die Stabilisierung der Gase in einer Einrichtung mit einer durch zwei teilbaren Anzahl von Entladungsbahnen, die aus einer mit Spitzen besetzten Wand und einer ebenen Wand bestehen und in Serie geschaltet in einem Stromkreis angeordnet sind, wobei beule Entladungsbahnen symmetrisch derart ausgebildet sind, daß in der einen Entladungsbahn dann, wenn in der anderen der Strom von den Spitzen abströmt, der Strom von der ebenen Wand zu der mit Spitzen besetzten fließt.Device for stabilizing coal distillation gases or the like. by electrical discharges The main patent relates to stabilization of coal distillation gases, water gas or other industrial gases against the formation resinous compounds caused by nitrogen oxides contained in the gas electrical discharges a little below the arc voltage. According to the main patent the stabilization of the gases takes place in a device with one divisible by two Number of discharge paths consisting of a pointed wall and a consist of a flat wall and are arranged in series in a circuit, wherein bulge discharge paths are symmetrically formed such that in the one Discharge path when the current flows away from the tips in the other, the Current flows from the flat wall to the spiked one.

Mittels dieser Einrichtung nach dem Hauptpatent ist es möglich, mit Vorteil den üblicherweise zur Verfügung stehenden Wechselstrom zur Stabilisierung der Gase zu benutzen, da hierdurch die mit Spitzen besetzten Entladungselektroden abwechselnd derart positiv und negativ geladen sind, daß sich eine symmetrische Stromkurve ergibt. Wie ferner aus dem Hauptpatent hervorgeht, erfolgt die Stabilisierung von Koksofengas gegen die Neigung zur Bildung harzartiger Verbindungen in wirksamer Weise durch die positive Entladung der Stro.-mvelle. Die positive Entladung ist zweimal so wirksam wie die negative Entladung.By means of this device according to the main patent, it is possible with Advantage of the usually available alternating current for stabilization of the gases, as this creates the discharge electrodes with tips are alternately so positively and negatively charged that a symmetrical Current curve results. As can also be seen from the main patent, takes place the stabilization of coke oven gas against the tendency to form resinous compounds in an effective way through the positive discharge of the current wave. The positive discharge is twice as effective as the negative discharge.

Es wurde nun festgestellt, d.aß die chemische Reaktionsfähigkeit, welcher Koksofengas durch die Bürstenentladung erteilt wird, sich unvermindert während einer Unterbrechung der Entladung fortsetzt, die gleich ist der Dauer .einer halben Wechselstromperlode oder mehr. Ausgehend von dieser Erkenntnis sieht die Erfindung in Weiterentwicklung der Einrichtung nach dem Hauptpatent vor, die mit Spitzen besetzten Entladungselektroden der durch zwei teilbaren Anzahl von Entladungsbahnen durch Gleichrichter abwechselnd mit der halben Spannung des Transformators zu verbinden, derart, daß eine Gleichrichtung des Wechselstromes in einen solchen von positiver Polarität .entsteht. Auf diese Weise wird die gesamte elektrische Energie, die in das Gas ausgesandt wird, als positive Bürstenentladung angewandt.It has now been established that the chemical reactivity, which coke oven gas is given by the brush discharge remains unabated during an interruption of the discharge which is equal to the duration of half a AC power plode or more. The invention is based on this knowledge in further development of the facility according to the main patent, which occupied with tips Discharge electrodes with the number of discharge paths divisible by two To connect rectifiers alternately to half the voltage of the transformer, such that a rectification of the alternating current in such a positive Polarity. Arises. In this way, all of the electrical energy that is in the gas emitted is applied as a positive brush discharge.

Die Erfindung besteht ferner darin, in jedem Teil des Stromkreises des Transformators einen Gleichrichter anzuordnen. Hierdurch wird die symmetrische Wellenform des Primärstromes aufrechterhalten und eine Sättigung des Transformatorenkernes vermieden.The invention also consists in each part of the circuit of the transformer to arrange a rectifier. This makes the symmetrical Maintaining the waveform of the primary current and saturation of the transformer core avoided.

Weiter sieht die Erfindung vor, die Stromzufuhr zu den Gasbehandlungsräumen so anzuordnen, daß diese unter Vermittlung von Umschaltern entweder mit der Gleichrichterstromleitung oder unmittelbar mit der Wechselstromleitung verbunden sind. Eine solche Schaltung hat den Vorteil, daß bei Ausfall eines Gleichrichters ,ohne weiteres auf Wechselstrom umgeschaltet werden kann.The invention also provides for the power supply to the gas treatment rooms to be arranged in such a way that these either with the intermediary of changeover switches are connected to the rectifier current line or are directly connected to the AC line. Such a circuit has the advantage that if a rectifier fails, alternating current is readily available can be switched.

Die Erfindung ist in den Abb. i und z schematisch veranschaulicht.The invention is illustrated schematically in Figs. I and z.

In Abb. i bezeichnet 49 eine Stabilisierungsinduktanz von niedrigem Wert, 45 ist ein Transformator, der mit einer geerdeten mittleren Anzapfung auf der Hochspannungsseite versehen ist, 51 sind Transformatoren, die dazu dienen, die Kathoden der Gleichrichtungsröhren 5o mit Energie zu versorgen, 46 sind die zugehörigen, mit Spitzen besetzten Entladungselektroden und 47 die ebenen Entladungselektroden des Stromkreises.In Fig. I, 49 denotes a stabilizing inductance of low Worth, 45 is a transformer that comes with a grounded center tap the high voltage side is provided, 51 are transformers that serve the To supply the cathodes of the rectification tubes 5o with energy, 46 are the associated, pointed discharge electrodes and 47 the flat discharge electrodes of the circuit.

Die Gleichrichterröhren sind so verbunden, daß nur ein positiver Strom zu den mit Spitzen besetzten Elektroden 46 fließt. Die beiden Elektroden 46 sind daher ,abwechselnd positiv geladen, und die Bürstenentladung geht nur von diesen aus, allerdings nur abwechselnd in jeder Halbperiode. Da die Elektrodenpa;are, zu denen die Elektroden 46 gehören, in jeder Beziehung identisch sind, sind auch die Entladungen in aufeinanderfolgenden Halbperioden gleich. Hierdurch ergibt sich ein Stromkreis von hoher Wirksamkeit, weil nur die für diesen Zweck besonders wirksame positive Entladung verwendet wird. Die Neigung zu überschlägen und zur Bildung von Lichtbögen ist weitgehend vermindert, da der Strom während jeder Periode unterbrochen wird, wodurch die sich etwa bildenden Lichtbögen im Augenblick der Entstehung ausgelöscht werden.The rectifier tubes are connected so that only one positive current flows to the tipped electrodes 46. The two electrodes 46 are therefore, alternately positively charged, and the brush discharge goes only from these off, but only alternately in each half-period. Since the electrode pairs, too to which the electrodes 46 belong are identical in all respects, so are they The same discharges in successive half-periods. This results in a Highly effective circuit because only those particularly effective for this purpose positive discharge is used. The tendency to overturn and the formation of Arcing is largely reduced because the current is interrupted during each period which extinguishes the arcs that may be formed at the moment of their formation will.

Die Anwendung von gleichgerichtetem Halbwellenstrom zumAufladen derEntladungselektroden hat den Vorteil einer erheblichen Kraftersparnis, wobei die Stromkosten auf durchschnittlich 40 0,'o des Betrages verringert werden, der aufzuwenden ist, wenn die ganze Stromwelle ausgenutzt wird, da die positive Entladung, welche bei den in den Abb. i und z dargestellten Einrichtungen abwechselnd angewendet wird, im wesentlichen ebenso wirksam ist wie eine konstante oder die ganze positive Entladungsweile umfassende Entladung, soweit die Stabilisierung von Koksofengasen gegen die Neigung zur Bildung harzartiger Produkte in Betracht kommt.The use of rectified half-wave current to charge the discharge electrodes has the advantage of considerable power savings, with electricity costs on average 40 0, 'o of the amount to be expended when the whole current wave is exploited, since the positive discharge, which is shown in Figs. i and z Devices applied alternately is essentially as effective as a constant discharge or a discharge encompassing the entire positive discharge time, provided that the stabilization of coke oven gases against the tendency to form resinous products comes into consideration.

An Stelle der Gleichrichtung des Wechselstromes mittels Gleichrichterröhren kann auch jede andere Gleichrichterart benutzt werden, wie beispielsweise ein mechanischer Gleichrichter.Instead of rectifying the alternating current using rectifier tubes Any other type of rectifier can also be used, such as a mechanical one Rectifier.

Bei dem dem Schaltungsschema in Abb. z zugrunde gelegten besonderen Fall ist der zu verwendende Strom einphasiger Wechselstrom mit einer Spannung von 440 V und bo Perioden. Die Entladungselektroden in den Behandlungsapparaten 1, a und 3 können in unmittelbarer elektrischer Verbindung mit den Hauptleitern A und B unter" Zwischenschaltung des Krafttransformators 70 und der Stromzuführleitung 71, 72 stehen, wobei Unterbrecherschalter 73 an den mit II auf dem Schema bezeichneten Stellen angeordnet sind. Die Entladungselektroden werden :also :aufgeladen durch einen Wechselstrom, der von dem Krafttransformator 7o bei an den mit II bezeichneten Stellen geschlossenen Schaltern 73 fließt, z. B. durch die Leitung 71 und durch die Leitungen 7 4, 75, 76 auf die Bürstenentladungsbahnen verteilt wird, in den Gasbehandlungsapparaten 1, a und 3 und von dort zurück zu dem anderen Ende des Transformators durch die Leitungen 77, 78, 79 und die Leitung 7 2.In the particular case on which the circuit diagram in Fig. Z is based, the current to be used is single-phase alternating current with a voltage of 440 V and bo periods. The discharge electrodes in the treatment apparatus 1, a and 3 can be in direct electrical connection with the main conductors A and B with the interposition of the power transformer 70 and the power supply line 71, 72 , with breaker switches 73 being arranged at the points marked II on the diagram. The discharge electrodes are: that is: charged by an alternating current which flows from the power transformer 7o with switches 73 closed at the points marked II, e.g. through the line 71 and through the lines 7 4, 75, 76 distributed to the brush discharge paths is, in the gas treatment apparatus 1, a and 3 and from there back to the other end of the transformer through the lines 77, 78, 79 and the line 7 2.

Sollen nun die Entladungselektroden der Behandlungsapparate 1, z und 3 durch einen gleichgerichteten D@oppelhalbwellenstrom gemäß der Erfindung aufgeladen werden, werden die Schalter 73 an den Stellen des Schemas, die mit I bezeichnet sind, geschlossen. In diesem Falle fließt der von dem Krafttransformator 7o kommende Wechselstrom abwechselnd durch die Leitungen 71 und 72, die geschlossenen Schalter 88, 89, Leitungen 8o, 81, die geschlossenen Schalter 73 bei I, Gleichrichterröhren 8a, 83 zum Zwecke der Gleichrichtung und von dort zu den zugehörigen Entladungselektradengruppen der Behandlungsapparate 1, z und 3 durch die Leitungen 84, 85, um in beiden Fällen durch die geerdete Leitung 86 und Schalter 87 zu der mittleren Anzapfung des Transformators 70 zurückzukehren.If the discharge electrodes of the treatment apparatus 1, z and 3 are now to be charged by a rectified double half-wave current according to the invention, the switches 73 are closed at the points in the diagram which are labeled I. In this case, the alternating current coming from the power transformer 7o flows alternately through the lines 71 and 72, the closed switches 88, 89, lines 8o, 81, the closed switches 73 at I, rectifier tubes 8a, 83 for the purpose of rectification and from there to the associated discharge electrode groups of the treatment apparatuses 1, z and 3 through the lines 84, 85, in order to return to the central tap of the transformer 70 through the grounded line 86 and switch 87 in both cases.

Mittels der Schalter 73 ist es also möglich, die Entladungselektroden nach Bedarf innerhalb der Gasbehandlungseinrichtungen 1, z und 3 entweder mit Wechselstrom ,oder mit pulsierendem Gleichstrom aufzuladen, der durch Ausnutzung nur einer Halbwelle eines Wechselstromes entsteht, indem in einfacher Weise die entsprechenden Schalter 73 an den Stromkreisunterbrechungen II oder I betätigt werden. Die Maßnahme macht eine schnelle Änderung von der einen auf die andere Betriebsart möglich und bietet wesentliche Vorteile dann, wenn eine Gleichrichterröhre versagt. Der Betrieb kann dann schnell umgestellt werden, wobei die Entladungselektroden mit Wechselstrom aufgeladen werden.By means of the switch 73 it is therefore possible to set the discharge electrodes as required within the gas treatment devices 1, z and 3 either with alternating current , or to charge with pulsating direct current, which is achieved by utilizing only one half-wave an alternating current is created by simply pressing the appropriate switch 73 at circuit breakers II or I. the Measure enables a quick change from one operating mode to the other and offers significant advantages when a rectifier tube fails. Of the Operation can then be switched over quickly, using the discharge electrodes Alternating current can be charged.

Die Spannung, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzt wird, ist allgemein diejenige, die erforderlich ist, um den höchstmöglichen Stromfluß über die Entladungsbahn hervorzurufen. Die Höhe der Spannung hängt ab von dem Gas, das in dem Entladungsraum behandelt wird, der Konstruktion der Entladungselektroden, der Art der zur Stabilisierung des Stromes benutzten Schaltung, der Stromart, der Länge der Entladungsbahn und vom Dmuck des Gases. Im allgemeinen wurde gefunden, da.ß der Spannungswert im Falle der Verwendung von Wechselstrom, der Entladungen im Koksofengas hervorrufen soll, bei einer Länge der Entladungsbahn von etwa 2 5 mm etwa zwischen i o ooo und 13 000 V liegt.The voltage which is used in the method according to the invention is generally that which is necessary in order to induce the highest possible current flow over the discharge path. The level of the voltage depends on the gas that is being treated in the discharge space, the construction of the discharge electrodes, the type of circuit used to stabilize the current, the type of current, the length of the discharge path and the pressure of the gas. In general, it has been found that the voltage value in the case of the use of alternating current, which is supposed to cause discharges in the coke oven gas, is between about 10,000 and 13,000 V with a length of the discharge path of about 2.5 mm.

Nachdem das Gas die Koksofenbatterie verlassen hat, fließt es nacheinander durch die folgenden Verfahrensstufen: i. Vorkühler, 2. Teerscheider, 3. Gassauger, q.. Erhitzer, 5. Ammoniaksättiger, 6. nasse Entfernung von Schwefelwasserstoff und Zyanverbindungen, 7. trockene Gasreinigungskästen zur Entfernung der letzten Spuren von Schwefelwasserstoff, B. Schlußkühler, 9. elektrischer Behandlungsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung, i o. Naphthalinwascher, in dem auch das aus dem N O in der Verfahrensstufe 9 gebildete N 02 ausgewaschen wird, und zwar entweder allein oder als Harz, das sich durch die erhöhte Reaktionsfähigkeit infolge der chemischen Einwirkung der Bürstenentladung in der Verfahrensstufe 9 auf die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung gebildet hat, i i. Überschußgasbehälter, 12. Verteilersystem.After the gas has left the coke oven battery, it flows in sequence through the following process steps: i. Pre-cooler, 2nd tar separator, 3rd gas suction device, q .. heater, 5. ammonia saturator, 6. wet removal of hydrogen sulfide and Cyan compounds, 7. dry gas cleaning boxes to remove the last traces of hydrogen sulfide, B. final cooler, 9. electrical treatment apparatus according to of the present invention, i o. Naphthalene scrubber, in which the N O N 02 formed in process stage 9 is washed out, either alone or as a resin, which is characterized by the increased reactivity as a result of the chemical Effect of the brush discharge in process step 9 on the nitrogen-oxygen compound formed i i. Excess gas container, 12th distribution system.

Dme erfindungsgemäße Einrichtung kann hinsichtlich der Konstruktion und der anzuwendenden Stromspannung bei hohen oder niedrigen Drücken angewandt werden. Beispielsweise sind bei hohem Betriebsdruck die Elektrodenpakete in einem geeigneten druckfesten Gehäuse von vorzugsweise zylindrischer Form anzuordnen, die einem erhöhten Innendruck besser standhält. Die Stromspannung würde ungeachtet des erhöhten Widerstandes des verdichteten Gases eine ordnungsgemäße Bürstenentladung sichern.Dme device according to the invention can in terms of construction and the voltage to be applied at high or low pressures. For example, if the operating pressure is high, the electrode packs are in a suitable one Flameproof housing of preferably cylindrical shape to be arranged, which has a raised Withstands internal pressure better. The voltage would increase regardless of the increased resistance ensure proper brush discharge of the compressed gas.

Versuche mit der Einrichtung . nach der Erfindung haben gezeigt, daß durch die Behandlung eines Koksofengases innerhalb des Gasreinigungssystems mit den Bürstenentladungen die Neigung des Gases zur Bildung harzartiger, Schwebestoffe und Ablagerungen in den Rohrleitungen und daran angeschlossenen Vorrichtungen zu etwa 9o bis 950;o beseitigt wird.Try the facility. according to the invention have shown that by treating a coke oven gas within the gas cleaning system with brush discharges, the tendency of the gas to form resinous, suspended matter and deposits in the pipelines and devices connected to them about 9o to 950; o is eliminated.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for stabilizing carbon distillation gases, water gas or the like. Against the formation of resinous compounds, caused by nitrogen oxides contained in the gas by electrical discharges slightly below the arc voltage, according to Patent 909 982, characterized in that the electrodes with tips of the number divisible by two of discharge paths through rectifiers are alternately connected to half the voltage of the transformer while rectifying the alternating current into one with positive polarity.

2. Set up according to Claim i, characterized in that in each part of the circuit of the transformer a rectifier is arranged.

3. Device according to claim i or 2, characterized characterized in that the gas treatment rooms by means of switches either be connected to the AC power line or to the rectifier power line can.